Untersuchungen zum Einfluss der spanenden Bearbeitung und des Schwefelgehalts auf die Schwingfestigkeit des Vergütungsstahls 42CrMo4+QT

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Dirk Biermann; Professor Dr.-Ing. Frank Walther
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 320296624

Der Einsatz von Vergütungsstahl ist in industriellen Anwendungen weit verbreitet, insbesondere für Komponenten, die hohen mechanischen oder zyklischen Belastungen ausgesetzt sind. Einer der bekanntesten Vertreter dieser Werkstoffklasse ist der Vergütungsstahl 42CrMo4+QT (AISI 4140). Einsatzbereiche liegen in der Automobilindustrie, u.a. in Komponenten des Antriebsstrangs, wie Pleuel und Kurbelwellen, aber auch im allgemeinen Maschinenbau, bspw. bei Hochdruckpumpen für Hydrauliksysteme. Durch technologische Trends, wie dem Downsizing von Komponenten in Verbrennungsmotoren oder gesteigerten mechanischen und zyklischen Belastungen innerhalb der jeweiligen Anwendungsgebiete, erhöhen sich die Anforderungen an die Belastbarkeit dieser Bauteile. Im Rahmen des gemeinschaftlichen Forschungsprojekts des Instituts für Spanende Fertigung (ISF) und des Fachgebiets Werkstoffprüftechnik (WPT) der Technischen Universität Dortmund werden experimentelle und theoretische Untersuchungen zur Fertigungstechnik und zum mechanischen Werkstoffverhalten so zusammengeführt, dass durch eine optimierte Prozessführung eine Verbesserung des Ermüdungsverhaltens tiefgebohrter Bauteile ermöglicht wird sowie darüber hinaus eine Vor-hersage bzw. eine Beschreibung des Ermüdungsverhaltens durch innovative Charakterisierungsmethoden möglich wird. Diese sehr erfolgreiche Kooperation soll in einer zweiten Projektphase, mit dem Ziel das Verständnis der gezielten Randschichtbeeinflussung, das in der ersten Phase entwickelt wurde, weiter zu vertiefen, fortgesetzt werden. Ziel ist eine weitere Steigerung der Schwingfestigkeit tiefgebohrter Bauteile und eine Verbesserung der zerstörungsfreien Schädigungsbeurteilung. Dies soll zum einen durch die Erweiterung der während des Tiefbohrens eingesetzten Analysemethoden erfolgen. So werden neben den mechanischen Effekten, die in der letzten Projektphase im Fokus der Untersuchungen standen, thermischen Einflüsse auf die Bohrungsrandzonenintegrität detailliert betrachtet. Hieraus soll das grundlegende Verständnis der thermomechanischen Effekte auf die Bohrungsrandzone und die daraus resultierende mechanische und dynamische Festigkeit der Bauteile erweitert wer-den. Zum anderen wird die Methode der Barkhausen-Rauschen (MBR)-Analyse durch um-fassende mikrostrukturelle Untersuchungen weiterentwickelt, was eine verbesserte Beurteilung des Schädigungszustandes der Proben ermöglichen soll.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen